《低地球轨道空间碎片寿命计算方法》GB/T 45741-2025

本标准面向低地球轨道空间碎片的在轨寿命计算，规定了面积质量比估计与寿命时间计算两类方法，适用于空间碎片减缓方案设计、航天器和运载火箭离轨轨道设计及空间碎片整体环境评估。其技术路径以大气阻力摄动为主，兼顾地球非球形引力摄动与太阳光压摄动，通过轨道根数长期变化反演等效面积质量比，再经轨道预报判定寿命终点。

面积质量比的估计

碎片在轨姿态、质量、尺寸等难以直接获取，本标准改由轨道半长轴的长期平均变化反演等效参数。基于大气阻力与光压摄动引起的半长轴变化率，定义单位大气面积质量比引起的半长轴变化率 α 和单位太阳光压面积质量比变化率 β，利用多条轨道根数建立方程组，以最小二乘法解算大气面积质量比与光压面积质量比。轨道高度较低、一般低于 500 km 时，光压面积质量比可能出现异常值，此时不计光压影响。附录 A 给出瞬时轨道根数与平均轨道根数的迭代转换方法。

寿命时间计算模型

轨道中长期预报考虑地球非球形引力摄动、大气阻力摄动和太阳光压摄动，地球非球形引力摄动需计入相应阶带谐项，采用第二类无奇点根数表述，积分器为龙格库塔四（五）阶算法，以半长轴变化量动态控制步长。判定条件取近地点高度小于 120 km，认为碎片进入稠密大气层开始燃烧或解体，该时刻减去初始历元即得轨道寿命。

计算实施中的若干要求

面积质量比估计宜采用平均半长轴而非瞬时轨道根数，以免周期内数千米至十几千米的波动引入额外误差。寿命可长达几十年至上百年，本标准建议采用半分析法，仅预报长期项与长周期项，不作位置精度还原。面积质量比计算与近地点高度预报须采用一致的大气密度模型；空间环境参数以 F10.7 和 ap 指数输入，时间跨度较大时须使用 F10.7 预报模型，ap 指数无法预报时建议取默认值。